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科技日報(bào):大型對撞機(jī)動議應(yīng)訴諸科學(xué)的態(tài)度

時(shí)間:2016-10-21來1源:未知 作者:91boshi
  編者按 前一段時(shí)間,關(guān)于大型對撞機(jī)的爭論十分熱絡(luò):到底該不該建、趕快建還是緩建、慎建?各種意見碰撞與觀點(diǎn)分歧表明,我們在大科學(xué)工程決策上向公開與透明又邁出了一大步。但不得不指出的是,在此重大爭議中,如果吃瓜群眾不希望被輕易說服而簡單地“站隊(duì)”,就必須理性而審慎地面對雙方意見及相關(guān)事實(shí),這同時(shí)也要求動議者和倡導(dǎo)者本著科學(xué)的態(tài)度,盡可能多講事實(shí)、少話情懷。

(限于篇幅,后半部分敬請關(guān)注下期《科技話題》)

——國際粒子物理界下一代對撞機(jī)的建造策略日益表現(xiàn)為審慎推進(jìn)與全球性國際合作。在國際科學(xué)共同體的知識權(quán)威和現(xiàn)實(shí)政治權(quán)力相互糾纏的情況下,合作各方將面臨多重沖突和挑戰(zhàn)。

訴諸科學(xué)的態(tài)度,先應(yīng)認(rèn)真把握當(dāng)前國際粒子物理領(lǐng)域有關(guān)大型對撞機(jī)的基本現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢。首先,這一波對撞機(jī)熱由歐洲核子中心(CERN)主導(dǎo),為維持其國際主導(dǎo)地位CERN推出了一系列新的發(fā)展規(guī)劃。其中與大型對撞機(jī)有關(guān)的路線圖包括升級大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)、修建可與LHC互補(bǔ)的國際直線正負(fù)電子對撞機(jī)(ILC)、設(shè)計(jì)能量更高的未來環(huán)形對撞機(jī)(FCC)。聚焦于中微子研究的美國也于2013年提出了巨大強(qiáng)子對撞機(jī)(VLHC)計(jì)劃。

其次,以歐美和日本為主體的國際粒子物理界下一代對撞機(jī)的建造策略日益表現(xiàn)為審慎推進(jìn)與全球性國際合作。其原因有二。一是理論上的困境。標(biāo)準(zhǔn)理論所預(yù)言的粒子相繼被發(fā)現(xiàn),但超對稱理論一直沒有得到實(shí)驗(yàn)的支持,使得大型對撞機(jī)的建造難免遭遇質(zhì)疑。二是對撞機(jī)所需經(jīng)費(fèi)日益昂貴。一般認(rèn)為,預(yù)算超過10億美元的項(xiàng)目宜采取“多國共建,分?jǐn)偨?jīng)費(fèi)”的辦法。近二十多年來,迫于經(jīng)費(fèi)與人才的壓力,歐美等國家開始將日本和中國等納入其“國際合作”的范圍,甚至出現(xiàn)了主場轉(zhuǎn)移到歐美之外的端倪,呈現(xiàn)出全球性國際合作的態(tài)勢,但這種態(tài)勢下的合作會如何展開尚不明晰。

以ILC為例。它較為集中地體現(xiàn)了這兩種建造策略。2012年,日本提出主持此國際合作項(xiàng)目并于次年完成選址,計(jì)劃2020年開建,2030年前后開始實(shí)驗(yàn)。但日本科教部門的評審委員會并未簡單地接受該計(jì)劃,而是要看2018年LHC達(dá)到最大設(shè)計(jì)能量時(shí)能否獲得有意義的發(fā)現(xiàn)再做決定;并強(qiáng)調(diào)在正式批準(zhǔn)日本科學(xué)家接棒之前,需要經(jīng)談判獲得其他國家在經(jīng)費(fèi)上的承諾。在這一漫長過程的背后,有著復(fù)雜多樣的考量與計(jì)算,值得參與大規(guī)模國際合作的新手認(rèn)真揣摩。

其三,下一代對撞機(jī)建造與運(yùn)行將涉及更多國家和機(jī)構(gòu),對參與者的競合策略提出了更高要求。在很大程度上,超導(dǎo)超級對撞機(jī)(SSC)也是競合的結(jié)果。包括溫伯格在內(nèi)的很多人將SSC的下馬解讀為由美國的錯(cuò)誤決策或政治運(yùn)作所導(dǎo)致的科學(xué)挫敗乃至國家失敗。但實(shí)質(zhì)上這一波折是人類首次面對如此浩繁的大科學(xué)工程時(shí)所必然面對的磨合:由于眾多科學(xué)家、工程師、承包商、產(chǎn)業(yè)、政府、研究機(jī)構(gòu)以及不同學(xué)科共同體尚不熟悉用以消弭文化沖突和利益糾紛的合爭策略,SSC對整個(gè)科學(xué)包括相關(guān)領(lǐng)域的資源擠壓等基于現(xiàn)實(shí)利益的關(guān)系失衡,使這次“縱深遠(yuǎn)投”未能擊中目標(biāo)。在不可能一個(gè)人抱著球跑的新游戲中,這或許是一個(gè)必不可少的學(xué)習(xí)過程。

而下一代對撞機(jī)一旦開建,所有希望主持新的大型對撞機(jī)的各方必然在競合策略方面面臨更嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。它涉及經(jīng)費(fèi)負(fù)擔(dān)、資源共享、優(yōu)先權(quán)分配、行政權(quán)力、學(xué)術(shù)權(quán)威等各種因素,其中不乏復(fù)雜的規(guī)則和文化層面的沖突,無疑需要極高的溝通技巧與組織謀略才能應(yīng)對。如果沒有優(yōu)化的競合策略,建設(shè)國科學(xué)家的專業(yè)話語權(quán)的大小未必會得到明顯提升,而且他們的參與比例和成果份額也很可能與出資份額不匹配。

——在方案之間進(jìn)行比較時(shí),為了避免模糊化和田忌賽馬式的比較法,不能簡單地說互有優(yōu)缺點(diǎn),而至少應(yīng)將參數(shù)拿出來比。這樣才能認(rèn)清“相對容易”的CEPC和寄望其“引領(lǐng)未來” SPPC的真實(shí)位置。

訴諸科學(xué)態(tài)度,可以幫助我們在了解上述現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上直面大型對撞機(jī)動議中值得存疑的問題,幫助其改進(jìn)與完善,讓其建造過程或許沒那么快,卻可能更好。

首先,來看其建設(shè)規(guī)模。高能所官網(wǎng)2014年發(fā)布的建設(shè)方案顯示,環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)(CEPC)與超級質(zhì)子對撞機(jī)(SPPC)是50—70公里,但坊間流傳的數(shù)據(jù)慢慢加大為50—100公里,按王貽芳研究員最新的說法是“以周長為100公里算”。對這種變化合理的解釋可能是,不論是發(fā)自參與國際競爭的志向,還是出于趕超一流的思想或宣傳游說的需要,其建設(shè)目標(biāo)定格為要造世界上最大的環(huán)形對撞機(jī),故其目標(biāo)必然會鎖定至FCC和VLHC最后一致確立的高度100公里。透過諸多冠之以“超級”和“巨型”的修辭,一種頑固的求大、求最、求快的心理昭然若揭,其華麗與壯美十分誘人,卻難說不是沒有解藥的七步散。

據(jù)此分析,如果要在方案之間進(jìn)行比較,可不可以說CEPC應(yīng)與FCC的正負(fù)電子對撞機(jī)比、SPPC應(yīng)與FCC的強(qiáng)子對撞機(jī)或VLHC比?或者說,在拿SPPC與LHC比較時(shí),是否也應(yīng)將FCC/VLHC與LHC放到一起比?而且為了避免模糊化和田忌賽馬式的比較法,不能簡單地說互有優(yōu)缺點(diǎn),而至少應(yīng)將參數(shù)拿出來比。這樣大家就可以知道:FCC有三個(gè)備選方案,其中的正負(fù)電子對撞與強(qiáng)子對撞在經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和技術(shù)準(zhǔn)備上都有相當(dāng)?shù)姆e累,有很多全新的技術(shù)目標(biāo)和相關(guān)的技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目,計(jì)劃到2018年完成概念設(shè)計(jì)并接受造價(jià)審議。找對了比較對象,才能認(rèn)清“相對容易”的CEPC和寄望其“引領(lǐng)未來”SPPC的真實(shí)位置。

必須指出的是,方案不是現(xiàn)實(shí),就像沙盤并非戰(zhàn)場;而方案越美好,有時(shí)更反襯出現(xiàn)實(shí)的骨感。細(xì)讀SPPC方案的導(dǎo)語,雖然承認(rèn)該項(xiàng)目“需要制造大量的超高場強(qiáng)超導(dǎo)磁鐵,技術(shù)難度較大”,但僅僅閃爍其詞地說明“由于我國參加了ITER項(xiàng)目,超導(dǎo)導(dǎo)線方面還不是完全空白,高能所也有大型螺線管超導(dǎo)磁鐵的基礎(chǔ)”。這顯然不夠。而所謂“相信通過20年左右的努力和國際合作的幫助,應(yīng)該可以掌握”更不知道有多大說服力。至于說SPPC可以帶動“高溫超導(dǎo)”,對撞機(jī)可以像“招弟姐”一般引出“高溫超導(dǎo)”,似乎不太符合科學(xué)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,亦難免讓方案本身的科學(xué)性打折扣。(待續(xù))

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